謝勇宏， 李孝軍， 劉寶軍， 李開樹

（深圳市建設(shè)（集團(tuán)）有限公司）

1 引言

建筑信息模型 (Building Information Modeling，BIM)是將建筑物的功能特性以三維模型的形式進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)的一種方式。BIM技術(shù)作為新型建造管理技術(shù)，改變了傳統(tǒng)的建造管理模式，是一種動態(tài)的管理模式。

BIM 在項目全過程咨詢應(yīng)用可分為準(zhǔn)備階段、設(shè)計階段、施工階段、運(yùn)維階段四個階段[1]。借助BIM 技術(shù)的全視頻界面對施工方案進(jìn)行模擬，明確不同專業(yè)及作業(yè)隊伍的作業(yè)面、作業(yè)任務(wù)，協(xié)調(diào)各專業(yè)間施工，選擇匹配的施工方法，找出其施工中的安全問題和質(zhì)量問題，把握施工的重難點(diǎn)，降低施工返工頻率，在保證工程施工質(zhì)量的前提下盡可能地提升施工管理水平[2]。

在施工階段全過程引入BIM技術(shù)，合理安排人、材、機(jī)和資金等相關(guān)資源計劃，優(yōu)化設(shè)計變更過程。結(jié)合相關(guān)實(shí)例，探討B(tài)IM 技術(shù)在施工前期的深化設(shè)計與施工模擬、施工過程中工程計量與進(jìn)度管理、后期竣工結(jié)算管理等方面的具體應(yīng)用，為施工企業(yè)進(jìn)行施工成本精細(xì)化管理提供借鑒。

2 BIM 技術(shù)在管綜施工應(yīng)用的管控框架

2.1 機(jī)電專業(yè)情況

機(jī)電中專業(yè)系統(tǒng)繁雜，專業(yè)設(shè)備多，專業(yè)細(xì)化大，參與單位多，在各個專業(yè)之間需要進(jìn)行交叉施工作業(yè)面較廣。管理人員的協(xié)調(diào)責(zé)任，協(xié)調(diào)的難度也隨之上升。

圍繞施工的進(jìn)度節(jié)點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量、安全及施工組織協(xié)調(diào)開展實(shí)施目標(biāo)的管理及控制，有效保障施工目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)時完成。但是在施工過程中，易因突發(fā)情況致使工期延誤，出現(xiàn)質(zhì)量問題。通過BIM 技術(shù)提前模擬各個階段的管道、設(shè)備機(jī)房等施工情況，不斷深化調(diào)整現(xiàn)場管線實(shí)施，把控施工方向，可視化地預(yù)測后期施工狀況，提前扼殺返工整改的風(fēng)險[3]。

2.2 BIM技術(shù)在機(jī)電管綜施工的應(yīng)用管控框架

確定管線密集交叉區(qū)、空間狹小區(qū)以及不滿足凈高區(qū)等重點(diǎn)區(qū)域的管線排布方案，確定重點(diǎn)區(qū)域每根管線的標(biāo)高、位置、接駁方式，進(jìn)行多次調(diào)整排布，滿足各專業(yè)檢修放線以及對凈空的需求，這一環(huán)節(jié)是整個機(jī)電BIM模型綜合協(xié)調(diào)的重點(diǎn)和難點(diǎn)[4]。

傳統(tǒng)的CAD圖紙只能體現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)類型，無法體現(xiàn)各專業(yè)管道之間在有限空間中的分布。并且不同專業(yè)的管道在標(biāo)高要求不一樣，存在大量的管線碰撞問題。而且不同專業(yè)的施工班組在施工時對標(biāo)高須有一個明確的標(biāo)準(zhǔn)，否則前者擠占后者施工的作業(yè)空間，產(chǎn)生大量拆除整改作業(yè)，造成材料浪費(fèi)，延長工期。基于現(xiàn)場施工的管控要點(diǎn)及難點(diǎn)，對BIM技術(shù)在機(jī)電管綜施工中的應(yīng)用建立了一個管控框架，促進(jìn)BIM 技術(shù)在施工中的落地。以問題為導(dǎo)向，通過問題梳理總結(jié)，更好地反饋BIM服務(wù)技術(shù)的發(fā)展，一種服務(wù)施工螺旋式進(jìn)步的良性循環(huán)。圖1為建立的BIM技術(shù)在機(jī)電施工中應(yīng)用的管控框架。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用及問題的管控方法

3.1 機(jī)電BIM管綜圖的支吊架施工

在施工現(xiàn)場，機(jī)電專業(yè)多采用支吊架將各專業(yè)的管道支吊于樓層頂部，再通過精裝修的天花板在標(biāo)高線最低控制平面起到修飾美觀作用。支吊架屬于電纜系統(tǒng)、管道系統(tǒng)的重要組成部分，其數(shù)量巨大，因此在不同的建筑結(jié)構(gòu)平面中支吊架一般不具有通用性。采用BIM 技術(shù)能較好地實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，但是同時也需要大量的參數(shù)設(shè)計，幾何模型的差異會使得實(shí)體部件與模型不一致，故一般的通用軟件在面對不同的施工需求中存在不足，需要專門二次開發(fā)建模插件，例如滿延磊[5]等人針對現(xiàn)實(shí)項目需求研發(fā)了一套支吊架全過程設(shè)計系統(tǒng)。而實(shí)際項目中仍存在費(fèi)用等問題而未對支吊架進(jìn)行BIM深化設(shè)計。

一方面，需要通過二次開發(fā)插件對支吊架進(jìn)行參數(shù)化3D 建模，識別約束支吊架安裝的部位，特別是吊桿與其他管道之間的碰撞檢測。另一方面，考慮到實(shí)際應(yīng)用中管綜圖繪制時未涉及支吊架的深化，是實(shí)際施工過程中較為普遍的問題，則需要要求BIM工程師在BIM建模過程中必須要考慮到支架外伸空間，同時，在責(zé)任層面則通過合同明確界定按照BIM 管綜圖進(jìn)行支吊架安裝施工時，占用其他專業(yè)管道的安裝空間的一方承擔(dān)全面整改義務(wù)。

3.2 BIM管道設(shè)備的標(biāo)注

機(jī)電管道系統(tǒng)有大量的儀器設(shè)備，應(yīng)用BIM 技術(shù)建立的管綜圖不僅僅是空間位置上的體現(xiàn)，在實(shí)際的BIM 應(yīng)用中，缺乏現(xiàn)場施工經(jīng)驗的BIM 工程師，只專注于管道的走向及連接的精細(xì)度等一些技術(shù)性問題，往往忽略連接件或者設(shè)備標(biāo)注，BIM圖上的設(shè)備圖形無法識別，仍需借助設(shè)計圖紙。因此，需要組織BIM 建模時需明確設(shè)備標(biāo)注的細(xì)則，提高BIM圖紙的實(shí)用性及施工便捷性。

再者，缺失標(biāo)高標(biāo)注會造成現(xiàn)場施工無法確定標(biāo)高，一旦此類問題增多時，使得BIM工程師需復(fù)查漏缺標(biāo)高，影響現(xiàn)場施工作業(yè)進(jìn)度，不利于現(xiàn)場的管理協(xié)調(diào)工作。應(yīng)對軟件進(jìn)行二次開發(fā)，管道繪制時可自動識別標(biāo)高，導(dǎo)出BIM 圖紙時自動對管道的標(biāo)高進(jìn)行標(biāo)注，這將極大地減輕BIM 工程師煩瑣且重復(fù)的標(biāo)注作業(yè)。

3.3 BIM施工平面圖技術(shù)交底

技術(shù)人員和施工人員對BIM技術(shù)認(rèn)識仍不夠透徹，相應(yīng)的工程應(yīng)用經(jīng)驗較為缺乏[6]。所以采用BIM施工平面圖技術(shù)交底，簡單地“照圖施工”不利于落實(shí)BIM技術(shù)的施工應(yīng)用。現(xiàn)階段在項目上仍然是轉(zhuǎn)換成CAD 格式的BIM 深化圖紙，當(dāng)出現(xiàn)問題時，再通過三維模型進(jìn)行復(fù)查核實(shí)。這種模式給予施工帶來便利，減少了較多的協(xié)調(diào)問題。

現(xiàn)場人員具有較強(qiáng)經(jīng)驗，在施工過程中須遵循“依圖施工—>管徑不符合現(xiàn)場問題—>暫緩施工—>BIM協(xié)調(diào)管綜—>依圖施工”的工序方式。特別需要注意管徑與現(xiàn)場沖突情況，例如：①重力管在水平面不能向上翻彎；②高挑空部位，需結(jié)合現(xiàn)場情況將管道提升至挑空高層位置，盡可能保證底層的凈高；③空間狹小且管道密集處，須嚴(yán)格把控各專業(yè)施工次序，遵循“由上至下，左右間距兼顧”的安裝原則；④大截面管道必須充分考慮小截面管道的安裝，必要時可等面積換算截面，合理安排布置空間。

3.4 BIM技術(shù)的模擬管道碰撞應(yīng)用

各個專業(yè)的管道綜合布置交叉處較多，利用BIM 技術(shù)對本項目機(jī)電系統(tǒng)管線綜合進(jìn)行建模，在虛擬場景下對管道進(jìn)行空間布置，對各個專業(yè)的安裝順序和施工交叉進(jìn)行模擬施工組織，對較易發(fā)生碰撞的位置進(jìn)行標(biāo)注，調(diào)整布置或者合理安排施工次序，減少和避免施工中反復(fù)拆改等影響工期和費(fèi)用的作業(yè)。組織暖通、電氣和給排水等各個專業(yè)提交深化設(shè)計后的三維模型，對管線進(jìn)行綜合排布和優(yōu)化，通過硬碰撞檢測和軟碰撞檢測，發(fā)現(xiàn)了設(shè)計圖紙中的缺陷，對其進(jìn)行優(yōu)化；利用BIM的漫游功能分析各專業(yè)布線是否存在碰撞問題。利用BIM的可視化，能夠清晰地看到各管線及設(shè)備位置，對其進(jìn)行精準(zhǔn)定位，利用軟件的系統(tǒng)校核功能對模型進(jìn)行校核修正[7]。通過整合各專業(yè)施工計劃，列出矩陣式表格，形成施工及深化設(shè)計計劃接口，以現(xiàn)場進(jìn)度和施工計劃為主線融合各專業(yè)物理接口，在各專業(yè)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行相互提資[8]。

3.5 BIM技術(shù)計算施工用料中的應(yīng)用

計算材料用量，精確成本控制。機(jī)電施工中，原料的施工量直接影響成本控制，例如對電纜的精細(xì)計算實(shí)現(xiàn)節(jié)省成本。常規(guī)計算方式需要技術(shù)人員具備非常豐富的施工算量經(jīng)驗。BIM三維模型通過對實(shí)體縮小比例，較為直觀地顯示施工面，簡單計算可得出原材料的使用量，以此作為原材料需求依據(jù)，可有效開展施工流水段的物資管控工作。

技術(shù)人員創(chuàng)建BIM 三維模型，合理分配施工流水段，根據(jù)不同流水段的工作內(nèi)容統(tǒng)計相對應(yīng)的工程量，確定施工部位或者系統(tǒng)的材料用量?，F(xiàn)場管理人員根據(jù)施工進(jìn)度定期核對工程量，對完成產(chǎn)值進(jìn)行統(tǒng)計工作。同時采用不同的端口查詢相應(yīng)的工程量，計算原材料的實(shí)際使用量，對比實(shí)際用量與計劃用量的誤差，并分析原因，總結(jié)經(jīng)驗。在后續(xù)工序中清查此類隱患，及時提高施工質(zhì)量和調(diào)整進(jìn)度計劃，使得原材料的消耗量在可控范圍之內(nèi)。從而有效地減少項目成本，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

另一方面，有些成品是在材料廠商廠內(nèi)完成定制加工，進(jìn)場直接或者簡單裝配即可進(jìn)行安裝。那么主要有以下步驟：在BIM 管理平臺中，利用BIM管線模型生成下料清單；材料廠商即可根據(jù)下料清單加工，并打印出RFID等電子標(biāo)簽在完成的管道上進(jìn)行粘貼；讀取管道上的RFID電子標(biāo)簽并遠(yuǎn)程傳輸至BIM管理平臺，同時完成管段安裝；BIM管理平臺上可分析接收的信息數(shù)據(jù)，自動計算安裝工程量，實(shí)現(xiàn)可視化管控進(jìn)度。

4 結(jié)語

通過分析建筑機(jī)電的施工特點(diǎn)，針對支吊架、設(shè)備標(biāo)注、技術(shù)交底、管道碰撞、施工用料等五個應(yīng)用重點(diǎn)，提出一種應(yīng)用管控框架。并分別對其痛難點(diǎn)提出解決辦法，幫助管理人員及施工人員更直觀地理解BIM 技術(shù)，提高施工效率及幫助各專業(yè)協(xié)調(diào)合作，大大減輕管理人員的管理及協(xié)調(diào)任務(wù)，有利于企業(yè)項目在機(jī)電施工中更高效地應(yīng)用BIM技術(shù)。